zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-880Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESИсследование структуры и валентных состояний Ru-Mn в Li2Mn0.9Ru0.1O3 методами комбинационного рассеяния света и рентгеновской спектроскопии поглощенияRaman and x-ray absorption spectroscopy investigations of the structure and Ru-Mn valence states of Li2Mn0.9Ru0.1O3SinghB.SinghB.

Праяградж-211002

Prayagraj-211002

braj.iit@gmail.comSinghP.SinghP.

Праяградж-211002

Prayagraj-211002

GuptaM.GuptaM.

Университетский городок, Индор-452017

University Campus, Indore-452017

Центр материаловедения Университета АллахабадаMaterials Chemistry Lab, Centre of Material Sciences at University of AllahabadКонсорциум UGC DAE по научным исследованиямUGC DAE Consortium for Scientific Research202126072021884664671Copyright © Singh B., Singh P., Gupta M., 20212021Singh B., Singh P., Gupta M.Singh B., Singh P., Gupta M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/880

Проанализировано влияние температуры спекания на структуру и валентные состояния Ru-Mn в Li2Mn0.9Ru0.1O3. Эффекты исследованы с помощью синхротронных рентгенограмм, спектров комбинационного рассеяния и спектров рентгеновской спектроскопии поглощения (анализ края поглощения Ru-M4, Mn-L2,3 и O-K). Допирование Ru в узле Mn в Li2MnO3 изменяет параметры решетки исходного вещества Li2MnO3. В спектре Li2Mn0.9Ru0.1O3, спеченного при 950°C, два максимума края поглощения Ru-M4 подтверждают наличие смешанных валентных состояний Ru+4 и Ru+5 . Соединение Li2Mn0.9Ru0.1O3, спеченное при 1050°C, показывает только один максимум Ru-M4, что подтверждает наличие валентного состояния Ru+4 . Край поглощения Mn-L3 для Li2Mn0.9Ru0.1O3 смещается в сторону более низкой энергии по сравнению с Li2MnO3. Из-за наличия гибридизации Mn+3 -O в спеченном при 950°C веществе Li2Mn0.9Ru0.1O3 край поглощения O-K Li2Mn0.9Ru0.1O3 обнаруживает новый максимум по сравнению с Li2MnO3. Спектр комбинационного рассеяния Li2Mn0.9Ru0.1O3 показывает расщепление и сдвиг пика при изменении условий спекания. Наличие смешанных валентностей Mn+3 , Mn+4 , Ru+4 и Ru+5 в решетке спеченного при температуре 950°C Li2Mn0.9Ru0.1O3 может влиять на зарядно-разрядные свойства катода Li2Mn0.9Ru0.1O3. 

We report the effect of the sintering temperature on the structure and valence states of Ru-Mn in Li2Mn0.9Ru0.1O3. These effects are explored by synchrotron X-ray diffraction patterns, Raman and X-ray absorption spectroscopy spectra (analysis of the Ru-M4, Mn-L2,3, and O-K edges). Ru doping at the Mn site in Li2MnO3 changes the lattice parameters of the parent Li2MnO3. Li2Mn0.9Ru0.1O3 sintered at 950o C shows two peaks of the Ru-M4 absorption edge. These peaks confirm the presence of mixed valence states Ru+4  and Ru+5 . The compound Li2Mn0.9Ru0.1O3 sintered at 1050o C shows only one peak of the Ru-M4 absorption edge, which reveals the presence of the Ru+4  valence state. The Mn-L3 absorption edge of Li2Mn0.9Ru0.1O3 shifts towards lower energy in comparison to the absorption edge of Li2MnO3. The O-K absorption edge of Li2Mn0.9Ru0.1O3 shows the origin of a new peak in comparison to the absorption edge of Li2MnO3 due to the presence of Mn+3  – O hybridization in Li2Mn0.9Ru0.1O3 sintered at 950o C. The Raman spectrum of Li2Mn0.9Ru0.1O3 shows splitting and peak shifting with the change in the sintering conditions. The presence of mixed valences Mn+3, Mn+4 , Ru+4 , and Ru+5  in the lattice of Li2Mn0.9Ru0.1O3 sintered at 950o C may affect the charge–discharge properties of the Li2Mn0.9Ru0.1O3 cathode. 

синхротронные рентгеновские лучиспектроскопия комбинационного рассеяниясмешанная валентностькрай поглощения M4край поглощения O-Ksynchrotron X-rayRaman spectroscopymixed valenceM4 absorption edgeO-K absorption edgeB. Singh thanks the UGC-DAE-CSR, Indore Centre for providing financial support under the CRS project scheme and Priyanka for the project fellowship. BS also thanks prof ACP for Raman measurements and DST (India) for providing instrumental support to the Centre of Material Sciences from its FIST funding scheme.ReferencesR. Marom, S. F. Amalraj, N. Leifer, D. Jacob, D. Aurbach, J. Mater. Chem., 21, 9938–9954 (2011).R. Marom, S. F. Amalraj, N. Leifer, D. Jacob, D. Aurbach, J. Mater. Chem., 21, 9938–9954 (2011).B. L. Ellis, K. T. Lee, L. F. Nazar, Chem. Mater., 22, 691–714 (2010).B. L. Ellis, K. T. Lee, L. F. Nazar, Chem. Mater., 22, 691–714 (2010).K. S. Kang, Y. S. Meng, J. Breger, C. P. Grey, G. Ceder, Science, 311, 977–980 (2006).K. S. Kang, Y. S. Meng, J. Breger, C. P. Grey, G. Ceder, Science, 311, 977–980 (2006).M. Sathiya, K. Ramesha, G. Rousse, D. Foix, D. Gonbeau, A. S. Prakash, M. L. Doublet, K. Hemalatha, J. M. Tarascon, Chem. Mater., 25, 1121–1131 (2013).M. Sathiya, K. Ramesha, G. Rousse, D. Foix, D. Gonbeau, A. S. Prakash, M. L. Doublet, K. Hemalatha, J. M. Tarascon, Chem. Mater., 25, 1121–1131 (2013).S. S. Manoharan, R. K. Sahu, Chem. Commun. (Cambridge), 3068–3069 (2002), doi: 10.1039/B209293S. S. Manoharan, R. K. Sahu, Chem. Commun. (Cambridge), 3068–3069 (2002), doi: 10.1039/B209293Y. Lyu, E. Hu, D. Xiao, Y. Wang, X. Yu, G. Xu, S. N. Ehrlich, K. Amine, L. Gu, X. Yang, H. Li, Chem. Mater., 29, 9053–9065 (2017).Y. Lyu, E. Hu, D. Xiao, Y. Wang, X. Yu, G. Xu, S. N. Ehrlich, K. Amine, L. Gu, X. Yang, H. Li, Chem. Mater., 29, 9053–9065 (2017).M. Sathiya, J.-B. Leriche, E. Salager, D. Gourier, J.-M. Tarascon, H. Vezin, Nat. Commun., 6, 6276 (2015).M. Sathiya, J.-B. Leriche, E. Salager, D. Gourier, J.-M. Tarascon, H. Vezin, Nat. Commun., 6, 6276 (2015).D. Mori, H. Kobayashi, T. Okumura, H. Nitani, M. Ogawa, Y. Inaguma, Solid State Ion., 285, 66–74 (2016).D. Mori, H. Kobayashi, T. Okumura, H. Nitani, M. Ogawa, Y. Inaguma, Solid State Ion., 285, 66–74 (2016).B. Singh, S. S. Manoharan, M. L. Rao, S. P. Pai, Phys. Chem. Chem. Phys., 6, 4199–4202 (2004).B. Singh, S. S. Manoharan, M. L. Rao, S. P. Pai, Phys. Chem. Chem. Phys., 6, 4199–4202 (2004).B. Singh, Phys. Chem. Chem. Phys., 18, 12947–12951 (2016).B. Singh, Phys. Chem. Chem. Phys., 18, 12947–12951 (2016).M. V. Reddy, S. S. Manoharan, J. John, B. Singh, G. V. S. Rao, B. V. R. Chowdari, J. Electrochem. Soc., 156, A652–A660 (2009).M. V. Reddy, S. S. Manoharan, J. John, B. Singh, G. V. S. Rao, B. V. R. Chowdari, J. Electrochem. Soc., 156, A652–A660 (2009).J. G. Zhou, H. T. Fang, Y. F. Hu, T. K. Sham, C. X. Wu, M. Liu, F. Li, J. Phys. Chem. C, 113, 10747–10750 (2009).J. G. Zhou, H. T. Fang, Y. F. Hu, T. K. Sham, C. X. Wu, M. Liu, F. Li, J. Phys. Chem. C, 113, 10747–10750 (2009).T. Harano, G. Shibata, K. Ishigami, Y. Takashashi, V. K. Verma, Appl. Phys. Lett., 102, 222404 (1–4) (2013).T. Harano, G. Shibata, K. Ishigami, Y. Takashashi, V. K. Verma, Appl. Phys. Lett., 102, 222404 (1–4) (2013).B. Singh, P. Singh, SN Appl. Sci., 2, 506 (2020).B. Singh, P. Singh, SN Appl. Sci., 2, 506 (2020).R. E. Ruther, H. Dixit, A. M. Pezeshki, R. L. Sacci, V. R. Cooper, J. Nanda, G. M. Veith, J. Phys. Chem. C, 119, 18022–18029 (2015).R. E. Ruther, H. Dixit, A. M. Pezeshki, R. L. Sacci, V. R. Cooper, J. Nanda, G. M. Veith, J. Phys. Chem. C, 119, 18022–18029 (2015).C. M. Julien, M. Massot, Mater. Sci. Eng. B, 100, 69–78 (2003).C. M. Julien, M. Massot, Mater. Sci. Eng. B, 100, 69–78 (2003).S. F. Amalraj, D. Sharon, M. Talianker, C. M. Julien, L. Burkala, R. Lavi, E. Zhecheva, B. Markovsky, E. Zinigrad, D. Kovacheva, Electrochim. Acta, 97, 259–270 (2013).S. F. Amalraj, D. Sharon, M. Talianker, C. M. Julien, L. Burkala, R. Lavi, E. Zhecheva, B. Markovsky, E. Zinigrad, D. Kovacheva, Electrochim. Acta, 97, 259–270 (2013).Z. Hu, H. V. Lips, M. S. Golden, J. Fink, G. Kaindl, F. M. F. deGroot, S. Ebbinghaus, A. Reller, Phys. Rev. B, 61, 5262–5266 (2000).Z. Hu, H. V. Lips, M. S. Golden, J. Fink, G. Kaindl, F. M. F. deGroot, S. Ebbinghaus, A. Reller, Phys. Rev. B, 61, 5262–5266 (2000).A. S. Patra, G. Gogoi, R. K. Sahu, M. Qureshi, Phys. Chem. Chem. Phys., 19, 12167–12174 (2017).A. S. Patra, G. Gogoi, R. K. Sahu, M. Qureshi, Phys. Chem. Chem. Phys., 19, 12167–12174 (2017).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.